عوامل مؤثر و سازوكار مولكولي زيست‌پالايي فلزات سنگين توسط سيانوباكتري‌ها

Effective Factors and Molecular Mechanisms of Heavy Metal Bioremediation Using Cyanobacteria

پايداري و عدم تجزيه‌پذيري فلزات سنگين از يك طرف و افزايش روز افزون آلودگي‌هاي زيست‌محيطي ناشي از فاضلاب‌هاي صنعتي از طرف ديگر، توجه به پالايش فلزات سنگين را به‌طور روز‌افزوني افزايش داده است. سيانوباكتري‌ها يكي از عوامل مهم سميت‌زدايي و حذف فلزات سنگين در خشكي و محيط‌هاي آبي هستند. توانايي آن‌ها در حذف فلزات، در ارتباط با سازوكارهاي مختلفي، مانند نسبت سطح به حجم بالاي آن‌ها، حضور گروه‌هاي عملكردي با ميل پيوندي بالا براي اتصال به فلزات در ديواره سلولي و اگزوپلي‌ساكاريدهاي آن‌ها، حضور سيستم‌هاي كارآمد جذب و ذخيره‌سازي فلزات مانند متالوتيونين‌ها، وجود آنتي‌اكسيدانت‌هاي آنزيمي (آنزيم‌هاي سوپراكسيد ديسموتاز، كاتالاز، آسكوربات پراكسيداز و گلوتاتيون ردوكتاز) و همچنين آنتي‌اكسيدانت‌هاي غيرآنزيمي (كاروتنوئيدها، آسكوربيك اسيد، گلوتاتيون، فلاوونوئيدها) است. عوامل مختلفي مانند غلظت فلزات سنگين، pH، دما، ميزان زيست‌توده سلولي و حضور يون‌هاي مختلف مي‌توانند بر كارايي زيست‌پالايي سيانوباكتري‌ها در حذف فلزات سنگين مؤثر باشند. در اين مقاله مروري، مزيت‌هاي استفاده از سيانوباكتري‌ها در زيست‌پالايي و همچنين سازوكارهاي مولكولي مقاومت آن‌ها در برابر فلزات سنگين، مورد بحث قرار مي‌گيرد.

The sustainability and non-biodegradability of heavy metals, on the one hand, and the increasing environmental pollution caused by industrial wastewater on the other hand have increased the attention to heavy metal remediation. Cyanobacteria are one of the most important agents of heavy metals removal in drought and aquatic environments. Their ability to remove metals is related to various mechanisms such as their high surface-to-volume ratio, the presence of functional groups with high affinity for binding to metals at their cell wall and exopolysaccharides, and efficient metal absorption and storage systems such as metallothioneins, the presence of enzymatic antioxidants (superoxide dismutase, catalase, ascorbate peroxidase, and glutathione reductase) as well as non- enzymatic antioxidants (carotenoids, ascorbic acid, glutathione, and flavonoids). Various factors such as heavy metal concentration, pH, temperature, biomass concentration, and different ions could be effective on heavy metal bioremediation using cyanobacteria. This review article discusses the benefits of using cyanobacteria in heavy metal bioremediation and their molecular mechanisms of resistance to heavy metals.